MATLAB ile Mühendislik #30 | Buck Dönüştürücü: Simscape Electrical

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

24 voltu 12 volta düşüren buck dönüştürücüyü bu kez gerçek MOSFET ve diyot bloklarıyla kuruyoruz. Önce tasarım sayılarını elle buluyor, sonra Simulink, Simscape ve Simscape Electrical ile benzetip ideal modelle karşılaştırıyor, sürekli ve kesikli iletim sınırını sınıyoruz. Örnek 1: Vin = 24 V, D = 0.5, fs = 50 kHz, L = 100 µH, C = 100 µF, R = 6 Ω. Elle Vo = 12 V, Io = 2 A, tepeden tepeye ΔiL = 1.2 A, Δvo = 0.03 V; tepe 2.6 A, dip 1.4 A. Kısayol: Δvo/Vo = (1 − D)/(8 L C fs²) = binde 2.5, yalnız sürekli iletimde. PWM darbe genişliği yüzde ister (D*100). Gerçek hata: Vf = 0 için Forward voltage must be greater than zero; diyotsuz devre ise hatasız çalışır ama iL en çok 2.3957 A, 2 ms'de vo 3.1028 V: sessiz hata. Açılış tepesi Simscape 21.2279 V, ideal model 21.2481 V; en küçük bobin akımı ideal modelde −6.64 A, Simscape'te 2.4e-8 A, çünkü diyot ters akımı keser. Kalıcı: 11.9975 V, ΔiL 1.2011 A, Δvo 0.0300 V; eğim 0.12 A/µs. Görev oranı taraması 4.7984–19.1966 V; 1.6–3.4 mV sapma üç terimle açıklanır: (1 − D)Vf + Io(D Rds + (1 − D)Rd). Gerçek diyot Vf 0.7 V ve 50 mΩ ile 11.6007 V. Örnek 2: K = 2L/(R Ts) = 1.6667, Kkrit 0.5, Rkrit 20 Ω. R = 30 Ω'da K = 0.3333, M = 0.5687, Vo = 13.6495 V, Simscape 13.6531 V; D·Vin burada tutmaz. Yük 6 → 3 Ω: çukur 10.4056 V, üst sınır ΔI·√(L/C) = 2 V, yeni kalıcı 11.9955 V, iL 3.9990 A. Not: Ekrandaki komutlar dersin akışı için kısaltılmıştır, sırayla yazılınca her sonuç aynı çıkmaz. Aynı sonuçlar için her örnekten önce değerleri o örneğin başındaki hâline getirin: D = 0.5; Vf = 0.001; Ron = 1e-3; R = 6; R2 = 3; ve Diyot bloğunu yeniden açın: set_param([mdl '/Diyot'], 'Commented', 'off'). Grafikler için sim çıktısını değişkenlere alın: vo = o.vo; iL = o.iL; Bu derste: 1. Buck tasarım sayıları: her işlem ayrı adım 2. Dalgalanma oranı kısayolu, tarama ve sınırı 3. Simscape modeli: PWM, MOSFET, diyot, Solver Configuration 4. İki gerçek hata: Vf = 0 ve sessiz diyotsuz devre 5. Açılış: diyot ters akımı nasıl keser (3B devre kartı) 6. Kalıcı durumda testere dişi ve eğimler 7. Görev oranı taraması, sapmanın üç terimi 8. Sürekli/kesikli iletim sınırı: K, Rkrit, M formülü 9. Yük basamağı: çukur ve √(L/C) üst sınırı Bölümler: 0:00 Problem: negatif bobin akımı 0:35 Kaynak kitap ve kapsam 0:55 Mantık: volt saniye dengesi, sinyal ve tel 1:41 Sınav sorusu 2:09 (a) Tasarım sayıları elle 3:01 (a) Tepe, dip ve kısayol 3:51 (b) Simscape modeli 4:34 (b) İki gerçek hata 5:25 (c) Açılış karşılaştırması 6:12 (c) Kalıcı durum ve eğimler 6:58 (d) Görev oranı taraması ve kayıplar 8:06 Örnek 2: otuz ohm 8:27 (a) K ve kritik direnç 9:19 (b) Kesikli iletimde çıkış 10:22 (c) Yük basamağı 11:11 Ne yaptık? 11:34 Kural ve sıradaki konu Gerekli MATLAB eklentileri: Simulink 26.2, Simscape 26.2, Simscape Electrical 26.2 (MATLAB R2026b): Pulse Generator, sim, get_param (Simulink); DC Voltage Source, Inductor, Capacitor, Variable Resistor, sensörler, Solver Configuration (Simscape); MOSFET (Ideal, Switching), Diode (Simscape Electrical). Elle hesap temel MATLAB ile yapılabilir. Kaynak kitap: Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, 3. baskı (John Wiley & Sons, 2003), Bölüm 7, 7-3 Step-Down (Buck) Converter. Konu sırası kitaptan; devre betiği, senaryo, sayılar ve animasyonlar özgündür; MathWorks örnek modelleri kopyalanmadı. Her sonuç MATLAB'dan bağımsız bir Python denetimiyle doğrulandı. Anlatım yapay zekâ sesiyle (Gemini) seslendirildi; ders kurgusu, örnekler ve MATLAB çalıştırmaları özgündür. Hedef kitle: elektrik-elektronik, mekatronik ve enerji mühendisliği öğrencileri, güç elektroniği dersi alanlar. Ön koşul: temel devre analizi (bobin, kondansatör, Kirchhoff); MATLAB'da komut penceresi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.